水下用防堵減阻的彎管結(jié)構(gòu)的制作方法

本發(fā)明涉及一種水下用防堵減阻的彎管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和陸地資源的短缺，推動了海洋礦產(chǎn)資源的開發(fā)進(jìn)程，目前公知的海洋礦產(chǎn)資源有石油、砂礦、可燃冰、錳金屬結(jié)核等，對于這類資源的開發(fā)，其重要的步驟是管件的輸送過程。公知石油、水合物、礦石等資源含有顆粒物，其流動過程中由于顆粒的重力等影響顆粒會發(fā)生沉降，普通管件在輸送這類介質(zhì)時存在以下不足：含有顆粒物的流體進(jìn)入普通管件后，由于重力的影響，密度大的顆粒物速度降低并發(fā)生沉降，流體在管件中心區(qū)運(yùn)動，而顆粒物在管件底部運(yùn)動，隨著顆粒物速度的繼續(xù)降低，管件底部的顆粒發(fā)生堆積，不僅導(dǎo)致管件堵塞而且會引起管件內(nèi)壁的過早磨損；管件用于水下，尤其是海洋環(huán)境，由于水流的粘性作用，水流流過管件外表面時產(chǎn)生邊界層，水流速度越大，邊界層越厚，邊界層厚到一定程度就脫離管件表面，形成邊界層分離，導(dǎo)致管件后面形成對稱的漩渦，漩渦區(qū)越大其壓力越小，而管件前面的水流壓力大，因此管件前后形成壓差，產(chǎn)生阻力；普通管件由于是光滑表面，這種邊界層分離的早，管件后面形成的旋渦區(qū)小，管件前后壓差就很大，導(dǎo)致普通管件在水下的水流阻力大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水下用防堵減阻的彎管結(jié)構(gòu)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是：一種水下用防堵減阻的彎管結(jié)構(gòu)，包括彎管、設(shè)置于所述彎管兩端部的進(jìn)口法蘭與出口法蘭，所述彎管流道內(nèi)部沿其長度方向設(shè)置有多個螺旋槽，所述主管段與所述轉(zhuǎn)接段外表面上分別開有多個凹坑。

在某些實(shí)施方式中，多個所述凹坑交錯均勻分布在所述彎管外表面上。

在某些實(shí)施方式中，所述彎管的彎曲角度為45～90度。與標(biāo)準(zhǔn)彎管角度一致，方便更換。

在某些實(shí)施方式中，所述螺旋槽由彎管的進(jìn)口處螺旋發(fā)展至出口處。

在某些實(shí)施方式中，由彎管的進(jìn)口處至出口處，所述螺旋槽的螺旋角度為90～180度。

在某些實(shí)施方式中，在所述主管段的同一橫截面上，所述螺旋槽的數(shù)量為3～4個。

在某些實(shí)施方式中，所述螺旋槽是三維螺旋扭曲結(jié)構(gòu)。

在某些實(shí)施方式中，所述表面凹坑的凹坑間距B為彎管外徑的0.10～0.20倍，表面凹坑直徑C為凹坑間距B的2.5～3.5倍，凹坑深度D為凹坑直徑C的0.1～0.2倍。

在某些實(shí)施方式中，所述漸變螺旋槽自轉(zhuǎn)接段的內(nèi)端部至外端部，其螺旋發(fā)展的角度為90～240度。

在某些實(shí)施方式中，所述彎管外徑為110毫米，彎管中心至端面的長度為120毫米，彎管內(nèi)水力直徑為80毫米，進(jìn)口法蘭與出口法蘭外徑229毫米，進(jìn)口法蘭與出口法蘭內(nèi)徑102毫米。

本發(fā)明的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的（但不限于）具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案等。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：用于水下環(huán)境中輸送含顆粒物的流體時，通過在彎管內(nèi)加工多個螺旋槽來增強(qiáng)彎管中流體的旋流作用，使得含顆粒物的流體在彎管流道內(nèi)旋流，顆粒物受到旋流作用力，處于懸浮狀態(tài)，避免因彎管二次流效應(yīng)導(dǎo)致的固體顆粒物沉積，有效的防止顆粒物堵塞彎管；通過在彎管外表面上布置所述表面凹坑，減小水流邊界層分離產(chǎn)生的阻力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明等軸視圖；

圖2為本發(fā)明縱向剖面示意圖；

圖3為彎管結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4為彎管結(jié)構(gòu)右視圖；

圖5為彎管結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖6為附圖3的A-A剖面圖；

圖7為螺旋槽道等軸視圖；

圖8為螺旋槽道主視圖；

圖9為螺旋槽道俯視圖；

圖10為螺旋槽道右視圖；

圖11為螺旋槽道截面圖；

其中：1、進(jìn)口法蘭；2、出口法蘭；3、彎管；4、凹坑；5.螺旋槽。

具體實(shí)施方式

如各附圖所示，一種水下用防堵減阻的彎管結(jié)構(gòu)，包括彎管3、設(shè)置于彎管3兩端部的進(jìn)口法蘭1與出口法蘭2。

彎管3流道內(nèi)部沿其長度方向設(shè)置有多個螺旋槽5，主管段3與轉(zhuǎn)接段2外表面上分別開有多個凹坑4。螺旋槽5用于防止顆粒物堵塞彎管3。凹坑4用于減小水力阻力。

本實(shí)施例中，彎管3角度為90度，彎管3外徑為110毫米，彎管3中心至端面的長度為120毫米，彎管3內(nèi)螺旋槽5的水力直徑為80毫米，進(jìn)口法蘭1與出口法蘭2外徑229毫米，法蘭內(nèi)徑102毫米，螺栓孔中心圓直徑190.5毫米；表面凹坑4交錯均勻分布在彎管3外表面上。螺旋槽5由彎管3的進(jìn)口處螺旋發(fā)展至出口處。

由彎管3的進(jìn)口處至出口處，螺旋槽5的螺旋角度為90度。即彎管3由進(jìn)口0°螺旋扭曲變化至出口90°。螺旋槽5是三維螺旋扭曲結(jié)構(gòu)。在主管段3的同一橫截面上，實(shí)施例螺旋槽5的橫截面為3個螺旋槽口，

如附圖3、6所示，實(shí)施例中，表面凹坑4的凹坑間距B為12毫米，表面凹坑直徑C為32毫米，凹坑深度D為2毫米。

本發(fā)明在彎管3外表面上布置交錯均勻分布的凹坑4，這些小坑在水流沖擊下產(chǎn)生一些小漩渦，由于這些小漩渦的吸力，彎管3表面附近的水分子被漩渦吸引，邊界層的分離點(diǎn)被推后，使得彎管3后面形成的旋渦區(qū)比光滑彎管3形成的漩渦區(qū)小得多，從而使彎管3前后壓差所形成的阻力大為減小，即管件在水下的水流阻力較小。

流體進(jìn)入普通彎管3后，由于離心力的原因，外側(cè)的流體先為增壓過程，而內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)逐漸下降，壓強(qiáng)差驅(qū)使內(nèi)外側(cè)的流動產(chǎn)生二次流現(xiàn)象，而流體中的顆粒物由于重力作用在彎管3外側(cè)運(yùn)動，由于外側(cè)的流體壓強(qiáng)提高，使得外側(cè)流體速度下降，顆粒物受到的流體作用力減小，容易發(fā)生沉積，成而堵塞流道。本發(fā)明的彎管3中設(shè)置多個螺旋槽5，彎管3中的流體通過截面為多個螺旋槽口，螺旋槽由彎管3進(jìn)口螺旋發(fā)展至彎管3出口；螺旋狀流道引入旋流作用，使彎管3中的流體不僅受到一個離心力的作用，同時受到旋流作用力，顆粒物在旋流作用力下離開彎管3外側(cè)，避免了顆粒物在彎管3外側(cè)速度降低，因而解決了顆粒物在彎管3中發(fā)生沉降堵塞流道的問題。

如上，我們完全按照本發(fā)明的宗旨進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并非局限于上述實(shí)施例和實(shí)施方法。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者可在本發(fā)明的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進(jìn)行不同的變化及實(shí)施。